3 光伏电池最大功率点跟踪问题的研究
在天气条件变化时，如何使电池始终工作在其最大功率点处，成为光伏技术的研究焦点之一，这就是最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power Point Tracking)。
3.1最大功率点跟踪的原理[06][07]
在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池是最基本的环节，提高太阳能光伏电池的转换效率是要提高整个系统的效率必要条件，使其输出功率为最大功率，然而，太阳能光伏电池的I-V特性具有非线性，并且它随着外界环境(日照强度、温度)总存在着一个最大功率点如图3-1所示，在一定的温度和日照强度下，光伏电池的输出电流和输出电压之间具有非线性的关系，并且具有唯一的一个最大功率点。在光伏发电系统中，通常要求光伏电池的输出功率保持在最大，即光伏电池在最大功率点处工作，从而提高光伏电池的转换效率，达到充分利用太阳能的目的。然而当日照强度或者电池表面温度等因素又是因地区而异，有时甚至是瞬息万变的。因此，如何在时刻变化外界环境下，使光伏电池文持在最大功率点处，成为光伏发电系统中的一个急需解决又很重要的问题。
图3-1光伏电池的输出电压与输出电流的关系图
在实际应用中，自然光的辐射强度及大气的透光率均处于动态变化中，这就给光伏系统的高效应用带来了困难。另外，光伏系统的负载可能是交、直流电机，蓄电池等设备，也可能是直接并网，甚至是这些负载之间的投切转换。正是由于诸多的难以预知因素影响着光伏阵列的输出，使得光伏发电系统中必须有一个适配器，来协调电源和负载，使系统一直处于高效、稳定的工作状态，时刻为负载提供由光电转换所得到的最大功率，以提高太阳能的利用率。最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）控制器即为满足以上要求的适配器。它的工作过程为：由于光伏电池阵列的输出电压Ub、输出电流ib和内阻r也处于不停变化之中。只有使用DC/DC变换器实现负载的动态变化，才能保证光伏电池始终输出最大功率。通过实时监测光伏电池的输出电压和输出电流，两者相乘得到当前的功率，与前一时刻的功率相比较，调节PWM的占空比，从而使光伏电池始终工作在最大功率点。如果当前功率点在最大功率点左侧，则MPPT控制器通过调节PWM占空比，增大输出电压，使功率点右移，然后不断与光伏电池的特性曲线相比较，使功率点最终到达最大功率点附近。如果此时电压继续增大，则输出功率下降，因此MPPT会减小输出电压，使其控制在最大功率点附近，以达到最大功率输出。如果当前功率点在最大功率点右侧，则MPPT控制器通过调节PWM占空比，减小输出电压，使功率点左移，使功率最终到达最大功率点附近。
3.2 最大功率点跟踪方法概述
经过人们的积极探索，目前已经出现了多种MPPT控制方法，如定电压跟踪法、干扰观察法、电导增量法、模糊控制法、间歇扫描跟踪法、最优梯度法、神经网络控制法、功率回授法、二次插值法等。目前，比较常用的MPPT控制方法主要有定电压跟踪法、干扰观察法和电导增量法。本节将介绍几种常用的MPPT控制方法以及各自的优缺点。本文来自优/文(论*文?网，
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3.2.1恒电压控制法
通过图3.1可知，光伏阵列在不同光照强度下的最大功率输出点总是近似在某一恒定的电压值 附近，这样可以采用CVT法，而把 成为蛛。在光伏阵列和负载之间通过一定的阻抗变换，使得系统成为一个稳压器，即阵列的工作点始终稳定在蛛附近。这样不但简了整个控制系统，还可以保证它的输出功率接近最大功率点。但一般硅型光伏阵列的路电压都会受到结温度的影响，在同样的光照强度下，最大功率点还会受到温度的影响，在光伏阵列的功率输出随着温度变化的情况下，如果仍然采用恒定电压控制策略，阵列的输出功率将会偏离最大功率点，产生较大的功率损失。特别是在有些情况下，光伏阵列的结温升高的比较明显，导致阵列的伏安曲线与系统预先设定的工作电压可能不存在交点，那么系统将会产生振荡。对于那些一年四季或者每天晨午温差比较大的地区，温度对整个光伏阵列的输出将会产生比较大的影响，如果仍然采用CVT控制策略就只能通过降低系统的效率来保证其稳定性。
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